电源系统、冷冻切片机以及供电方法与流程

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源系统、冷冻切片机以及供电方法。

背景技术：

冷冻切片机适用于生物学和医学研究领域中的组织样本切片的制作，也适用于体外诊断领域。往往出现在高校实验室、医院实验室或者检验科，工作在市电环境下。冷冻切片机通常包括一个低温恒温腔体，为组织样本切片提供一个低温恒温的环境。维持低温恒温的环境需要使用大功率系统来制冷，如压缩机。

目前世界上的市电环境有多种标准，如电网电压为120v交流电或者230v交流电，电网频率为50hz或者60hz。多种市电环境对冷冻切片机的适配性，即对冷冻切片机包含的大功率系统的适配性，提出了要求。

现有的冷冻切片机需要在生产初期确定可适配的市电环境，制造完成后无法更改。由此需针对特定的市电环境对冷冻切片机做配置，导致产品配置较多、产品管理成本高。在使用时如果冷冻切片机的配置不符合市电环境，则会发生重大安全事故。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电源系统，旨在解决现有技术中大功率系统对市电环境的适配问题。

第一方面，提供了一种电源系统，包括：

电压切换模块，与电网电源连接，用于将电网电源的电压变换为预设电压；

变频模块，与电压切换模块连接，用于将电网电源的频率变换为预设频率；

其中，变频模块包括变频器和正弦波滤波器，变频器与电压切换模块连接，变频器的两个输出端与正弦波滤波器连接，正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电。

第二方面，提供了一种冷冻切片机，包括压缩机和如上描述的电源系统，电源系统分别与电网电源和压缩机连接，向压缩机供电。

第三方面，提供了一种供电方法，包括如上描述的电源系统，供电方法包括：

通过电压切换模块将电网电源的电压变换为预设电压；

通过变频模块将电网电源的频率变换为预设频率；

通过变频模块的正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例一提供的电源系统的示意图；

图2是本发明实施例一提供的变频器的示意图；

图3是本发明实施例一提供的正弦波滤波器的示意图；

图4是本发明实施例二提供的电源系统的示意图；

图5是本发明实施例二提供的电压切换模块的示意图；

图6是本发明实施例二提供的变频模块的示意图；

图7是本发明实施例四提供的供电方法的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的电源系统的示意图。如图1所示，该电源系统包括电压切换模块1和变频模块2。电网电源输入电压切换模块1，将电网电源的电压变换为预设电压。变频模块2与电压切换模块1连接，将电网电源的频率变换为预设频率。电网电源为市电环境下的供电电源，如德国220v、50hz的单相交流电，美国120v、60hz的单相交流电，中国220v、50hz的单相交流电，日本110v、50hz的单相交流电。预设电压和预设频率为大功率系统所需的电压和频率。在包含大功率系统的产品中，大功率系统的选型确定后，预设电压和预设频率也就确定了，通过设置参数该电源系统可向大功率系统输出所需电压和频率的供电电源。由此该产品所包含的大功率系统仅需一种配置即可适配任何国家或地区的电网电源，降低了产品管理的成本。若大功率系统的选型发生改变，则仅需改变参数即可使该电源系统输出另一种电压和频率的供电电源。大功率系统包括但不限于压缩机、气泵或者交流风扇灯。

为了对电网电源特定频点以外的频率进行滤除，减少市电环境带来的干扰，在电网电源进入电压切换模块1之前，电网电源首先经过整机滤波系统，再进入电压切换模块1。该整机滤波系统是由电容、电感和电阻组成的双向无源网络。

在本发明实施例中，变频模块2包括变频器21和正弦波滤波器22。变频器21与电压切换模块1连接，变频器21的两个输出端u、v与正弦波滤波器22连接，正弦波滤波器22输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电。通常，变频器21包含u、v、w三个输出端，输出三相交流电，是通过改变电机的工作频率来控制电机的电路控制设备。在本发明实施例中，仅使用变频器21三个输出端中的任意两个输出端，输出spwm波（sinusoidalpulsewidthmodulation，正弦脉宽调制波）。该spwm波经过正弦波滤波器22后得到预设电压和预设频率的单相交流电，作为供电电源向大功率系统供电。

图2是本发明实施例一提供的变频器的示意图。图3是本发明实施例一提供的正弦波滤波器的示意图。作为本发明的一个实施例，如图2和图3所示，变频器21包括整流电路211、滤波电路212和逆变电路213。整流电路211的输入端（变频器21的输入端vin）与电压切换模块1连接，输出端与滤波电路212的输入端连接，滤波电路212的输出端与逆变电路213的输入端连接，逆变电路213的两个输出端u、v（变频器21的输出端vout）与正弦波滤波器22连接。整流电路211将交流电变换为直流电，滤波电路212对整流电路211的输出做平滑滤波处理，逆变电路213再将直流电逆变为交流电。

在本发明实施例中，逆变电路213包括第一桥臂2131和第二桥臂2132，第一桥臂2131包括上管a1和下管a2，第二桥臂2132包括上管b1和下管b2。以载波频率和预设频率共同控制第一桥臂2131上管a1和下管a2、第二桥臂2132上管b1和下管b2的状态，对逆变电路213做变频控制，得到携带了预设频率信息的spwm波。实际上，变频器21还包括第三桥臂，在本发明实施例中，仅使用变频器21三个输出端中的两个输出端u、v，故图中未示出。当然，也可以使用变频器21的输出端u、w或者输出端v、w。spwm波经过正弦波滤波器22后输出电压为预设电压、频率为预设频率的单相交流电。

作为本发明的一个实施例，电网电源的频率为60hz，预设频率为50hz，变频模块2各节点的波形如图2和图3所示，变频器21的输入端vin处的波形为60hz正弦波，经过整流电路211和滤波电路212后得到直流电；逆变后，逆变电路213的输出端vout处的波形为携带了50hz信息的spwm波；经过正弦波滤波器22后，正弦波滤波器22的输出端vsin处的波形为50hz正弦波。由于仅使用了变频器21三个输出端中的两个输出端u、v，vsin为单相交流电。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的电源系统的示意图。如图4所示，该电源系统包括电压切换模块1、变频模块2、检测模块3和控制器4。与实施例一的区别在于，本发明实施例的电源系统还包括检测模块3和控制器4，其他的部件与实施例一相同，沿用相同的标号。

在本发明实施例中，检测模块3与电压切换模块1连接，电网电源首先进入检测模块3，检测模块3检测电网电源的电压和频率，然后控制器4根据检测结果控制检测模块3、电压切换模块1和变频模块2执行切换。如果电网电源的电压不等于预设电压，通过电压切换模块1将电网电源的电压变换为预设电压；如果电网电源的电压等于预设电压，不进行电源切换。如果电网电源的频率不等于预设频率，通过变频模块2将电网电源的频率变换为预设频率；如果电网电源的频率等于预设频率，不进行变频。

图5是本发明实施例二提供的电压切换模块的示意图。图6是本发明实施例二提供的变频模块的示意图。如图5和图6所示，具体地，电压切换模块1包括第一切换电路11，变频模块2包括第二切换电路23。第一切换电路11和第二切换电路23采用的器件可为可控硅。控制器4接收到检测模块3的检测结果后，判断和控制第一切换电路11和第二切换电路23进行电路的切换与选择。电压切换模块1还包括升压电路12。升压电路12可为环形隔离变压器，当电网电源的电压不等于预设电压时通过环形隔离变压器进行升压。在电压切换模块1的后端还包括复检电路13。在进入后级前再次检测切换后或者升压后的电压是否等于预设电压，控制器4根据检测结果判断，如果不满足要求，则切断回路，避免进入变频模块2。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

实施例三

本发明实施例三的冷冻切片机包括压缩机和如实施例一或者实施例二描述的电源系统。电源系统分别与电网电源和压缩机连接，向压缩机供电。

预设电压和预设频率为压缩机所需的电压和频率。在压缩机的选型确定后，预设电压和预设频率也就确定了，通过设置参数电源系统可向压缩机输出所需电压和频率的供电电源。由此该冷冻切片机仅需配置一种压缩机即可适配任何国家或地区的电网电源，降低了产品管理的成本。若压缩机的选型发生改变，则仅需改变参数即可使该电源系统输出另一种电压和频率的供电电源。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

实施例四

图7是本发明实施例四提供的供电方法的示意图。如图7所示，包括如实施例一或者实施例二描述的电源系统时，供电方法包括：

步骤s701：通过电压切换模块1将电网电源的电压变换为预设电压。

步骤s702：通过变频模块2将电网电源的频率变换为预设频率。

在本发明实施例中，以载波频率和预设频率控制逆变电路213第一桥臂2131上管a1和下管a2以及逆变电路213第二桥臂上管b1和下管b2的状态，对逆变电路213做变频控制，得到携带了预设频率信息的spwm波。

步骤s703：通过变频模块2的正弦波滤波器22输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电。

在本发明实施例中，spwm波通过变频模块2的正弦波滤波器22输出电压为预设电压、频率为预设频率的单相交流电。

本发明实施例通过电压切换模块变换电网电源的电压，然后仅使用变频器三个输出端中的两个输出端与正弦波滤波器连接，通过变频器和正弦波滤波器变换电网电源的频率，使得正弦波滤波器输出电压为预设电压、频率为预设频率的供电电源以向大功率系统供电，实现了大功率系统可适配任何电网电源，提高了大功率系统的适配性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。